Meine aktuellen Projektevon Olaf Zimmermann
Abb. 1: Das 6502-Selbstbauprojekt rechts und der Z80-NKC links. 1. 6502-SelbstbauprojektRechts im Übersichtsbild ist der aktuelle Stand meines 6502-Selbstbauprojekts zu sehen. Der Aufbau ist bewusst offen gehalten. CPU, Speicher, Ein-/Ausgabe und Buslogik sitzen auf steckbaren Platinen. Dadurch bleiben die Signale sichtbar und können direkt verfolgt und gemessen werden. Ziel ist nicht nur ein funktionierender Rechner, sondern ein nachvollziehbarer Aufbau, an dem sich die Arbeitsweise eines klassischen 8-Bit-Mikroprozessors Schritt für Schritt untersuchen lässt. Die Grundlage bildet ein 6502-System mit gemeinsamem Adressbus, Datenbus und den zentralen Steuersignalen. Zum Aufbau gehören unter anderem RAM, EEPROM und ein VIA-Baustein W65C22 für Ein- und Ausgabe. Die Busleitungen sind auf der Front sichtbar gemacht. Die LED-Reihen zeigen Adressleitungen, Datenleitungen und wichtige Steuersignale wie Takt, Reset, R/W, Chip-Select und Enable an. Dadurch lässt sich bereits mit bloßem Auge erkennen, ob der Prozessor läuft, ob Speicher angesprochen wird und ob Lese- oder Schreibzugriffe stattfinden. Ein wichtiger Punkt des Projekts ist die korrekte Einbindung des Speichers. Der 62256-RAM und das EEPROM werden über eine eigene Adressdekodierung angesprochen. Die Lese- und Schreibsignale werden so geführt, dass Speicherzugriffe nur im passenden Taktabschnitt erfolgen. Damit ist der Aufbau zugleich ein praktisches Experiment zur Speicherorganisation. Reset-Vektor, ROM-Bereich, RAM-Bereich und I/O-Bereich lassen sich nicht nur theoretisch beschreiben, sondern am realen Bus beobachten. Der VIA W65C22 ist für die weitere Ausbaustufe besonders wichtig. Über ihn können Ein- und Ausgänge gezielt angesprochen werden, etwa zur Ansteuerung von LEDs, zur Abfrage von Tastern oder für weitere Peripherie. Der Aufbau zeigt damit den Übergang vom reinen Prozessor- und Speicherexperiment zu einem vollständigen kleinen Mikrocomputersystem. Das auf der letzten Steckkarte zu erkennende kleine Display gehört zu einer auf Basis eines Raspberry Pi entwickelten Diagnosehilfe für den 6502-Bus. Es liest ausgewählte Signale des Rechners aus und stellt sie übersichtlich dar. Das Auslesegerät kann anzeigen, welche Adresse gerade anliegt, welche Daten auf dem Bus stehen und in welchem Zustand sich wichtige Steuersignale befinden. Auf diese Weise lassen sich Verdrahtungsfehler, falsche Dekodierungen oder unerwartete Buszustände schneller eingrenzen. 2. Z80-Projekt auf Basis des NKC
Abb. 2: Der aktuelle NKC-Aufbau mit der von Hans Hübner entwickelten Boot- und Systemsoftware. Mein Z80-Projekt auf Basis des NKC, des NDR-Kleincomputers, (1984, hier Nachbau von 2017) wurde mit Unterstützung von Hans Hübner deutlich weiterentwickelt. Entscheidend war dabei nicht nur eine Veränderung einzelner Hardwarekomponenten, sondern vor allem die Einführung einer neuen Start- und Systemsoftware. Der Rechner arbeitet nun mit einer von Hans Hübner entwickelten Boot- und Betriebsumgebung. Nach dem Einschalten übernimmt das neue Bootprogramm die Initialisierung des Systems. Über die IO-USB-Karte und das daran angeschlossene VDIP1-Modul kann der NKC auf einen geeigneten USB-Speicherstick zugreifen. Vom USB-Stick wird die Datei BASIC.BIN in den Arbeitsspeicher geladen. Anschließend startet BBC BASIC und steht mit seiner Eingabeaufforderung für eigene Programme bereit. Damit verfügt der Rechner jetzt über eine zusammenhängende und praktisch nutzbare Systemumgebung, die es mir ermöglich, Dateien direkt von Basic von USB zu laden und auf USB zu schreiben. Ein wesentlicher Fortschritt ist nun auch die funktionierende Ansteuerung angeschlossener Peripherie über Basic-Befehle. Über die Ein- und Ausgabekarten können externe Schaltungen und Geräte direkt aus einem BASIC-Programm angesprochen werden. Dazu gehören beispielsweise LED-Anzeigen, digitale Ausgänge und digitale Eingänge. Der NKC kann nun als praktisch einsetzbares Steuer- und Experimentiersystem verwendet werden. Eigene Programme können Daten ausgeben, Eingangszustände abfragen und auf angeschlossene Hardware reagieren. Damit ist der Rechner nicht mehr nur ein System, das ein Monitorprogramm oder eine Programmiersprache startet. Die modulare Bauweise des NKC bleibt dabei ein wichtiger Teil des Projekts. Prozessor, Speicher, Grafik, Ein-/Ausgabe und Massenspeicher befinden sich auf getrennten Karten. Die nächsten Arbeitsschritte betreffen den weiteren Ausbau der Peripherie, zusätzliche Ein- und Ausgabeschaltungen sowie die praktische Nutzung der Grafik-, Speicher- und Schnittstellenkarten. 3. TONO Θ-7000 Kommunikationscomputer
Abb. 3: Der TONO Θ-7000 Kommunikationscomputer. Mein drittes aktuelles Projekt ist der TONO Θ-7000 aus dem Jahr 1979. Das Gerät ist kein gewöhnlicher Heimcomputer, sondern ein spezieller Kommunikationscomputer für digitale Textübertragung und Funkkommunikation. Der TONO kann Nachrichten in verschiedenen Betriebsarten verarbeiten. Dazu gehören CW, also Morsecode, RTTY mit Baudot-Code sowie ASCII. Empfangene Zeichen können auf dem Bildschirm dargestellt und über die eingebaute Tastatur bearbeitet oder neu eingegeben werden. Das Gerät verbindet Computertechnik mit klassischer Fernschreib- und Funktechnik. Es kann Signale empfangen und dekodieren sowie vorbereitete oder direkt eingegebene Texte wieder aussenden. Dazu besitzt es verschiedene Audio-, Digital- und Steuerausgänge für die Verbindung mit Funkgeräten und weiterer Kommunikationstechnik. Mein Gerät ist grundsätzlich betriebsbereit. Die verschiedenen Funktionsbereiche lassen sich aufrufen, kleine Texte können eingegeben, gespeichert und ausgegeben werden. Besonders interessant ist für mich die Nutzung als Terminal sowie als Verbindung zwischen klassischer Computertechnik und Fernschreibtechnik. Langfristig soll der TONO nicht nur als historisches Einzelgerät betrieben werden. Er soll in praktische Experimente einbezogen werden, beispielsweise zur Textübertragung, zur Darstellung digitaler Signale und zur Kommunikation mit anderen Geräten meiner Sammlung. 4. Радио-86РК (Radio-86RK) – sowjetischer Selbstbaucomputer
Abb. 4: Mein Радио-86РК (Radio-86RK) mit dem Startbildschirm des Spiels XONIX. Mein viertes aktuelles Projekt ist der Радио-86РК (Radio-86RK), ein sowjetischer 8-Bit-Selbstbaucomputer. Die Bauanleitung des ursprünglichen Rechners wurde 1986 in der Zeitschrift Radio veröffentlicht. Ziel war ein Computer, den erfahrene Radio- und Elektronikamateure mit damals verfügbaren Bauteilen selbst aufbauen konnten. Besonders interessiert mich, die sowjetische Computertechnik der frühen 1980er-Jahre praktisch kennenzulernen. Der Радио-86РК erschien zwar 1986, steht aber in der Entwicklungslinie des bereits ab 1983 veröffentlichten Selbstbaucomputers Mikro-80. Damit lassen sich auch Konzepte der frühen sowjetischen Amateurcomputertechnik unmittelbar nachvollziehen. Auf dem Foto ist der Startbildschirm des Spiels XONIX zu sehen. Bei XONIX wird ein Spielfeld durch das Ziehen geschlossener Linien schrittweise in eroberte Flächen aufgeteilt. Gleichzeitig müssen bewegliche Gegner vermieden werden, die den Spieler oder eine noch nicht abgeschlossene Linie treffen können. Der Радио-86РК besitzt keinen frei adressierbaren Bitmap-Grafikmodus. Das Spiel setzt seine Darstellung deshalb aus normalen Schriftzeichen und Pseudografikzeichen zusammen, deren Punktmuster im Zeichengenerator-ROM gespeichert sind. Im ursprünglichen Радио-86РК diente dazu ein 1-KB-EPROM vom Typ К573РФ1; mein Nachbau verwendet ein erweitertes 2-KB-Zeichengenerator-ROM. Mein Gerät basiert auf dem modernen Nachbau von Sergey Kiselev. Als Prozessor dient ein Intel 8080 beziehungsweise der dazu kompatible sowjetische KR580VM80A. Der Rechner verbindet diese frühe Mikroprozessortechnik mit einer Tastatur, einer monochromen Bildschirmausgabe sowie Schnittstellen für Programme und Erweiterungen. Das Spiel zeigt anschaulich, wie trotz der einfachen monochromen Darstellung und des begrenzten Speichers bewegte Bildschirmspiele auf diesem System umgesetzt wurden. Im weiteren Verlauf des Projekts möchte ich Programme laden, den Monitor und die Speicherorganisation untersuchen sowie die Video-, Tastatur- und Erweiterungsschnittstellen praktisch erproben. Dabei geht es mir nicht nur um einen funktionsfähigen Nachbau, sondern um ein besseres Verständnis der technischen Bedingungen, unter denen Heim- und Selbstbaucomputer in der Sowjetunion entstanden. |
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